CC BY
14
--© Я.С. Ворошилов, В.Е. Седельников,
2008
Я.С. Ворошилов, В.Е. Седельников
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ СТАЦИОНАРНОГО ДАТЧИКА КОНТРОЛЯ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА ИЗСТ
~П 2007 г. ООО «Горный-ЦОТ» провел научно-иссле--Я.М довательскую и опытно-конструкторскую работу по созданию стационарного датчика контроля запыленности воздуха в рабочей зоне угольных шахт. Разработка конструкции датчика, его электронной оптической измерительной системы, программного комплекса была проведена в максимально сжатые сроки. Конструктивно датчик состоит из следующих функциональных частей: корпуса - одновременно являющегося измерительной камерой, электронной платы, оптического излучателя с системой защиты от пыли, фотоприемника с системой защиты от пыли, коммутационной коробки для подключения датчика в систему аэрогазового контроля шахты.
Электронная часть прибора состоит из микропроцессора, под управлением которого работают ИК-излучатели, обрабатывается сигнал с фотоприемника, выводятся данные на дисплей и значения на стандартный аналоговый выход.
В качестве процессора, который производит управление всеми системами датчика, был выбран микроконтроллер фирмы Л1ше1 ATMega128. Данный микроконтроллер имеет на «борту» 4 Кб ОЗУ, 4 кбайт ЭСППЗУ, 128 Кб внутрисистемно перепрограммируемой флэш-памяти. Это уже не первое применение микроконтроллеров фирмы Л1ше1 при разработке приборов и датчиков; нами уже накоплен большой опыт по использованию схемотехнических решений и программированию контроллеров этой фирмы. Использование микроконтроллеров одной фирмы позволяет применять идентичные блоки внутри программ, что сокращает время на отладку программы и позволяет ускорить создание качественного кода для управления датчиком.
Программа управления датчиком должна обеспечивать выполнение следующих задач:
223
1) начальную инициализацию всех параметров датчика;
2) управление ИК-излучателями датчика;
2) сбор данных с АЦП фотоприемника;
3) обработку данных;
4) формирование сигнала на внешнем выходе датчика;
5) вывод данных на дисплей датчика.
Кроме формирования программы микроконтроллера для управления датчиком, требовалось создание программно-аппаратного комплекса для отладки датчика на стенде, контроля параметров датчика, сервисного обслуживания и загрузки программы микроконтроллера. Программно-аппаратный комплекс состоит из компьютера типа IBM PC и специальной платы, организующей интерфейс с датчиком ИЗСТ. С помощью этого комплекса были проведены исследования различных режимов работы ИК-излучателей, режима усиления фотоприемника, параметров работы системы очистки оптических элементов. В режиме сервисных функций данный комплекс позволяет считать информацию о времени работы датчика, о проведенных с ним операциях, контролировать обслуживание и параметры расчетных формул. Специальный модуль в сервисной программе позволяет заменять внутреннее программное обеспечение датчика с целью корректировки его параметров или добавления новых функций.
Для решения поставленных задач была написана программа в среде Delphi, которая через последовательный интерфейс RS-232 считывает данные из датчика и отображает информацию на экране компьютера.
Интерфейс программы состоит из основных закладок «Измерение», «Параметры», «Лог».
При активной закладке «Измерение» на экран выводится график значения, снятого с аналого-цифрового преобразователя, рассчитанное значение запыленности, основные коэффициенты формул, время проведения эксперимента. Данная закладка используется для визуального контроля проводимого эксперимента, оценки достоверности полученных данных.
На закладке «Параметры» оператор может корректировать значения параметров, определяющих работу датчика: коэффициенты управления мощностью ИК-излучателей, коэффициенты формул расчета запыленности, параметры АЦП и ЦАП, установленных на датчике. Данные параметры передаются по последовательному
224
интерфейсу в датчик и запоминаются в расположенном на кристалле микроконтроллера ЭСППЗУ. Использование ЭСППЗУ позволяет надежно хранить значения параметров и в то же время оперативно менять их при настройке прибора.
Закладка «Лог» предназначена для отслеживания обмена информацией с датчиком. Для простоты контроля информации протокол обмена напоминает мнемонические команды АТ интерфейса модемов.
Использование структур и подпрограмм уже отлаженных при разработке приборов ПКП и ПКА-01 позволило в короткий срок создать программно-аппаратный комплекс, на котором были проведены испытания тестовых образцов датчика ИЗСТ, и подготовить его к серийному производству, птш
— Коротко об авторах -
Ворошилов Я. С. - кандидат технических наук, Седельников В.Е. - инженер, ООО «Горный ЦОТ», г. Кемерово.
225
Д_
© Я.С. Ворошилов, В.Е. Седельников, А.С. Ярош, 2008
